重视科学探究的教学
摘要：科学探究体现了物理学的本质特征，是物理教学的重要组成部分。将科学探究作为物理教学改革的指导思想，是体现物理学的本质、促进学生科学素养发展的要求，是物理教育发展的趋势。让学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和学习方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。
关键词：科学探究；物理教学；教学方式改革；探究式教学
1.科学探究的涵义
在当今国际科学教育改革的热潮中，Inquire是出现频率最高的几个关键词之一。英文Inquire一词起源于拉丁文的in(或inward)和quaerere(质询、寻找)，按照《牛津英汉词典》中的定义，探究是“求索知识和信息特别是求真的活动；是寻找、研究、调查、检验的活动；是提问和质疑的活动。”在美国《国家科学教育标准》中对科学探究是这样表述的：“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据所获事实证据做出解释的各种方式。科学探究也是指学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。”
从科学教育的角度来看，我们可以从以下三个层面来理解科学探究：首先是观念层面，科学探究体现着现代科学观。科学不是已经完成和固化了的知识体系，而是人类对自然界的永无止境的探究过程。科学的知识体系在探究过程中不断发展和变化，许多科学的结论是待证伪的，是在发现新的证据之后需要修正的。人类对自然界的认识尚且如此，对学生而言，其个体的认识也需要在探究过程中不断发展和改变。因此，学习物理的过程是一个不断转变对自然界的原有认识和观念的过程，是一个自觉的实现观念自我更新的过程。第二是思想方法层面，科学探究是科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效的认识和实践方式，其中最重要的是科学思维方式，即我们通常所说的科学思想方法。当代科学教育理论认为，科学探究没有固定的模式，但有一些可辨别的要素，如提出科学问题、建立假设、搜集证据、提出理论或模型、评估与交流等，这些都是科学思想和工作方式的体现。第三是操作技能层面，任何实验探究过程都需要某些思维和操作技能，如控制变量、使用仪器、记录和处理数据等。因此，除了第三个层面要求学生必须动手实验之外，以上两个层面都可以以多种方式渗透在教学过程之中。
2.科学探究体现了物理学的本质特征，是物理教学的重要组成部分
物理学主要研究无生命的世界，总是力图确认最基本的原理，并把诸多规律统一起来。物理学的本质特征可以看作由两方面组成，一方面是其过程性特征，即对自然界的观察和探究，体现了自然科学的共性；另一方面是研究对象和追求目标上的特征，以无生命的世界为主要研究领域，力图确认世界最基本的原理，追求内在的统一性。物理学是在不断追求认识统一性的探究过程中发展的，在科学探究过程中寻求事物的本质特征及统一规律的思想方法是物理学的本质特征，是物理教学首先要体现的。物理课不应当是听课、记笔记、做实验、做习题的结合，而应当是在教师的指导和帮助下通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法的学习方法和学习过程，科学探究关注的目标是：让学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和学习方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。将科学探究作为物理教学改革的指导思想，是体现物理学的本质与促进学生科学素养发展相统一的要求，是物理教育发展的趋势。
3.科学探究能激发学生学习物理的内在动机
物理课程难教又难学，老师的教与学生的学之间存在差异，这是物理教育领域面临的共同难题，表明传统的教学方式不能帮助学生有效地学习。许多研究者关于探究式教学进行了大量研究，结果表明，探究式教学比较符合学生的认识和发展过程。在物理教学中，科学探
究将物理学科的探究本质与学生学习的探究过程有机地统一起来，体现了物理教学的本质特征。学生从原有的认识出发，积极参与寻找解释和答案的过程，真正成为探索物理世界的主体。科学探究可以激发学生学习物理的内在动机，充分发挥学习的潜能。在探究过程中，学生要明确研究的问题，自己收集和分析信息，做出假设或预测；要在老师的指导下，在共同讨论证据、比较结论以及把自己的结论和科学知识进行比较和建立联系的过程中，获得新的观点和新的思维方式，主动地构建、修正或放弃自己原有的认识和解释，从而扩展对科学的理解和认识。这个过程涉及到深层次思维过程结构的重组和元认知意义上的建构，可以提高学生的质疑、推理和批判性思考的能力，增强他们对自己学习的控制和责任感，从而更加有效地学习物理。
4.探究式教学的基本特征
（１）提出问题
围绕教学内容提出科学性的、并能激发学生思维的问题。问题要与学生必学的科学概念相联系，并能引发他们进行实验研究、收集数据和利用数据对科学现象做出解释。在课堂上，一个有难度但又能让人尝到探究的果实、足以引发好奇心的问题，能激发学生的求知欲望，并能引出另一些问题。
（２）猜想与假设
让学生根据已有的物理知识和实践经验，对确定探究的问题进行猜想和假设。例如，推测探究可能出现什么结果，应该怎样进行探究过程和方向的设计，根据已有的知识和经验，能够对探究的问题作哪些解释，哪些必须通过探究后才能作解释。
（３）制定计划和设计实验
根据确定的探究课题，设计科学的探究计划和方案。探究计划应包括探究的课题、实验器材和资料的准备、探究的程序与过程（包括观察、实验、信息和数据的收集与处理）、通过怎样的分析得出探究的结论、以及怎样对探究过程进行评估和反思等。
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